Când proiectează aplicații LED de înaltă putere, clienții se confruntă în mod regulat cu problema transferului căldurii de la LED într-un radiator. Pentru a realiza acest lucru, clienții pot utiliza PCB-uri cu miez metalic (MCPCB) cu cupru sau aluminiu ca material de bază în loc de materialele standard FR4 utilizate în producția de PCB. Problema cu utilizarea cuprului sau aluminiului ca material de bază este conductivitatea sa electrică, ceea ce face necesar să existe un strat de izolație între stratul de semnal și materialul de bază. Acest strat de izolație se numește strat dielectric. Clienții pot alege dintr-o gamă largă de materiale de bază cu substrat metalic izolat (IMS) cu conductivitate termică cuprinsă între 2,2 W/m-k și 7,0 W/m-k și grosimi dielectrice cuprinse între 60 µm și 150 µm. Deși acest lucru este adesea suficient, unele aplicații de înaltă putere pot necesita un transfer mai bun de căldură de la LED, în PCB și în cele din urmă într-un radiator atașat pe partea inferioară a PCB-ului. Substraturile din cupru cu separare termoelectrică pot ajuta semnificativ prin contactarea directă a stratului de semnal cu materialul de bază, atingând rezistență termică zero și astfel disipare maximă a căldurii în substratul de cupru.
Diferențe în structura straturilor
Următoarele imagini ajută la ilustrarea diferențelor dintre un MCPCB tipic cu substrat de cupru și MCPCB-uri din cupru cu separare termoelectrică. Acordați atenție stratului de semnal și modului în care o componentă asamblată pe finisajul suprafeței expuse poate disipa căldura în substratul de cupru.
PCB tipic cu miez metalic cu substrat de cupru și strat dielectric
PCB cu miez metalic cu separare termoelectrică cu substrat de cupru
Compararea cuprului cu straturi dielectrice
Conductivitatea termică a cuprului este de aproximativ 390 W/m-k. Comparând aceasta cu materiale dielectrice de înaltă performanță, cum ar fi 7,0 W/m-k, arată imediat cât de mult mai performant poate fi un substrat de cupru cu separare termoelectrică, chiar și cu cele mai subțiri materiale dielectrice disponibile pe piață.
De ce nu este aceasta standardul, atunci?
Dacă substraturile de cupru cu separare termoelectrică sunt mult mai performante decât MCPCB-urile standard bazate pe substrat de cupru, de ce nu este aceasta standardul atunci? Fabricarea substraturilor de cupru cu separare termoelectrică are cerințe semnificativ mai ridicate pentru procesul de producție și tehnologie. Ca și producția de plăci flexibile, PCB rigid-flex și plăci cu mai multe straturi, sunt necesare multe etape suplimentare, în timp ce producția substraturilor de aluminiu "obișnuite" și substraturilor de cupru este mult mai simplă și comparabilă cu producția de material FR4 pe o singură parte. Cu toate acestea, această muncă suplimentară se poate plăti și poate fi mai ieftină decât materialele scumpe de înaltă performanță care nu se apropie de disiparea căldurii.
Etape suplimentare în timpul producției PCB
- Folia de substrat de cupru este tăiată la dimensiunea potrivită pentru producție.
- Folia de cupru este asprizată prin perie, micro-gravare și alte metode înainte ca substratul să fie laminat.
- Fotoresist-ul cu film uscat este aplicat cu controale stricte de temperatură și presiune, polimerizându-l prin iradierea cu lumină ultravioletă.
- Filmul protector este îndepărtat folosind soluție apoasă de carbonat de sodiu înainte de a folosi acid clorhidric și peroxid de hidrogen pentru a coroada și îndepărta cuprul expus.
- În cele din urmă, fotoresist-ul cu film uscat este îndepărtat cu soluție apoasă de hidroxid de sodiu înainte ca PCB-ul să poată fi finalizat cu stratul de mască de lipire și tratamentul final al suprafeței (cum ar fi aurul).
Vreți să aflați mai multe?
Deși ne concentrăm pe asamblarea PCB la Newmatik și nu producem propriile noastre PCB-uri intern, avem mai mulți furnizori de PCB în Germania, Europa și China care au diverse materiale de bază PCB pentru a se potrivi aplicației dvs. specifice. Doar contactați-ne pentru a discuta cerințele dvs.